[发明专利]一种汽车零件用低碳马氏体非调质钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车调质低合金钢制造技术领域，特别涉及一种汽车零件用低碳马氏体非调质钢及其制备方法。

背景技术

材料的综合力学性能是保证汽车安全性的重要因素，以汽车前轴为例，前轴是汽车前桥总成中重要的保安构件之一，其内在质量和材料性能直接影响汽车转向系统的安全可靠性和汽车的使用寿命。因此，要求前轴材料应具有足够的强度和塑韧性。目前国内重型卡车厂家前轴材质普遍采用42CrMo并进行调质处理以满足其对材料力学性能的要求，但调质处理需要较大的能源消耗且污染环境。应用非调质钢可以有效的节能减排，减少环境污染，还可以显著降低成本，同时还可以减少调质过程中淬火引起的变形和开裂。采用非调质钢替代传统的调质钢已是汽车工业发展的趋势。

非调质钢的研究从20世纪70年代逐渐兴起，20世纪80年代初，德国蒂森公司率先开发了一类新型非调质钢49MnVS3并提供给汽车工业。目前，非调质钢材料一般选用中碳钢添加微合金元素(V、Ti、Nb等)进行弥散强化，如欧洲的30MnVS6、38MnVS6、46MnVS6和韩国的T1Q+T、T3A/C、T4A/C采用V微合金强化，中国专利公开号CN102199731B“一种复合微合金化的大截面非调质钢”采用Nb、V、Ti、B等微量元素复合强化；另一种非调质钢则选用低碳钢添加扩大贝氏体转变区域的元素和细化晶粒元素，控制冷却速度，得到低碳贝氏体组织以达到强化的目的，如阿赛洛米塔尔钢铁集团开发的25MnCrSiVB6、中国江铃公司开发的12Mn2VBS和一汽公司与东北特钢合作开发的25Mn2CrV(FAS2225)。贝氏体钢相对于中碳微合金强化钢具有更高的韧性，但在实际生产中需要增加控冷设备并进行控制冷却，工艺相对复杂，且同42CrMo调质钢相比强度较低，如表1所示。目前还未见关于汽车零件用低碳空冷马氏体钢的相关报道。

表142CrMo调质钢与贝氏体非调质钢的力学性能

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种汽车零件用低碳马氏体非调质钢及其制备方法，具有生产工艺简单，节约能源，减少污染，降低生产成本，优异的强韧性的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种汽车零件用低碳马氏体非调质钢，制备所得成品的组分按质量百分比(wt.％)为：C：0.07％～0.22wt.％；Si：1.1％～2.5％；Mn：1.2％～2.5％；Cr：0.3％～1.2％；Cu：0.05％～0.4％；Mo：0.1％～0.3％；V：0.05％～0.15％；P：＜0.035％；S：＜0.06％，余量为Fe。

一种汽车零件用低碳马氏体非调质钢的制备方法，包括下述步骤：

步骤一：原料配比

选取炼钢原料，炼钢原料包括：含Cr量为60％的铬铁、含Mn量为82.5％的锰铁、含Si量为70％的硅铁、含Mo量为60％的钼铁、含V量为50％的钒铁、10#钢、生铁和纯铜，炼钢原料选取量按照以下总质量份数进行配比：元素C：0.07％～0.22％；Si：1.1％～2.5％；Mn：1.2％～2.5％；Cr：0.3％～1.2％；Cu：0.05％～0.4％；Mo：0.1％～0.3％；V：0.05％～0.15％；余量为Fe和其他不可避免的杂质，杂质中含有P和S，所述的P和S的范围控制应为P：＜0.035％；S：＜0.06％；

步骤二：合金熔炼

根据步骤一备好的原料，先将原料10#钢、铬铁、硅铁及生铁加热升温熔炼至原料熔化成钢水，再向钢水中依次加入钒铁、钼铁、纯铜和锰铁，保温直至加入的成分均匀化，然后浇铸成铸锭，浇铸温度控制在1530～1580℃，得到铸锭的元素组成成分为C：0.07～0.22；Si：1.1～2.5；Mn：1.2～2.5；Cr：0.3～1.2；Cu：0.05～0.4；Mo：0.1～0.3；V：0.05～0.15；P：＜0.035；S：＜0.06，余量为Fe和其他不可避免的杂质；

步骤三：加热保温锻造

将步骤二中得到的铸锭加热至1100～1200℃后保温1～2h，然后进行锻造或轧制，得到所需工件的形状和尺寸，然后在空气中冷却至室温；

步骤四：回火

将步骤三中所得工件加热至200℃后保温2h，最终得到低碳马氏体型组织；此外还有少量粒状贝氏体，贝氏体的体积分数小于30％，其力学性能为：R_p0.2≥750MPa，R_m≥1050MPa，A≥14％，A_kU≥70J。